具有時變參數的分數布朗運動環境下歐式缺口期權定價

白婷，李翠香

(河北師范大學 數學與信息科學學院，河北 石家莊 050024)

具有時變參數的分數布朗運動環境下歐式缺口期權定價

白婷，李翠香

(河北師范大學 數學與信息科學學院，河北 石家莊 050024)

經典的期權定價模型假設股票價格服從標準幾何布朗運動，但金融實證表明用分數布朗運動描述股票價格過程更貼近市場．本文假設標的資產服從幾何分數布朗運動，且無風險利率r(t)，紅利率q(t)，波動率σ(t)均為隨時間變化的確定函數，運用擬鞅方法求出了歐式缺口期權的定價公式，推廣了相關結果.

分數布朗運動；擬鞅；時變參數；歐式缺口期權

0 引 言

傳統的期權定價假設股票的價格服從幾何布朗運動，而金融實證表明股票市場價格具有長期依賴性和自相似性，用分數布朗運動來代替幾何布朗運動更貼近市場．

Hurst參數為H∈(0，1)的分數布朗運動是一個高斯過程且滿足：

(1)BH(0)=E[BH(t)]=0，(t≥0)，

歐式缺口期權是一種奇異期權，其到期收益不是與執行價格K比較，而是與另外一個常數G(G為缺口)比較．在T時刻歐式缺口看漲期權的收益為

(1)

在T時刻歐式缺口看跌期權的收益為

(2)

由(1)(2)可以看出，當K=G時，缺口期權即為標準歐式期權．

張艷，周圣武,等[3]利用偏微分方程的方法給出了隨機利率模型下標的資產服從標準幾何布朗運動時歐式缺口看漲和看跌期權的定價．何成潔，沈明軒[4]研究了標的資產服從幾何分數布朗運動，無風險利率r，紅利率q，波動率σ均為常數時歐式缺口看漲和看跌期權的定價．藺捷，薛紅等[5]利用保險精算的方法研究了當標的資產服從幾何分數布朗運動，無風險利率r服從Vasicek模型，波動率σ為常數時歐式缺口期權的定價公式．本文假設標的資產服從幾何分數布朗運動，無風險利率r(t)，紅利率q(t)，波動率σ(t)均為時間的函數，應用隨機微分理論和擬鞅方法得到歐式缺口看漲和看跌期權的定價公式．

1 預備知識

以下假設市場滿足B-S模型的條件，即市場是均衡的完備的且無套利存在，并假設在市場中僅有兩種投資證券：無風險資產即債券和股票，其中債券價格M(t)滿足：

dM(t)=r(t)M(t)dt，

股票價格S(t)滿足：

dS(t)=[r(t)-q(t)]S(t)dt+σ(t)S(t)dBH(t),

(3)

其中r(t)為無風險利率，q(t)為紅利率，σ(t)為瞬時波動率．

滿足(3)的解為

(4)

引理1[2](1)BH(t)是擬鞅；

(5)

其中

因為兩個函數卷積的傅立葉變換等于這兩個函數傅立葉變換的乘積，所以

引理2得證．

證明：由于市場是完備的，所以存在自融資組合(m(t)，s(t))，使得

F(t)=mt(t)M(t)+s(t)S(t),F(T)=F,

且有

dF(t)=m(t)dM(t)+s(t)dS(t)+q(t)s(t)S(t)dt=r(t)F(t)dt+σS(t)s(t)S(t)dBH(t).

從而

兩邊積分并整理得

因為F(T)=F,且由引理3知

所以

從而引理3得證．

2 歐式缺口期權的定價

定理1 到期日為T，執行價格為K，缺口為G的歐式缺口看漲期權在期滿前任意時刻t的價值為

其中

證明：由引理3及(1)式知

由(4)式知

(6)

所以由引理2得

(7)

另外由(4)式可知

(8)

由(6)式和(8)式得

(9)

由(7)式和(9)式，定理1得證.

定理2 到期日為T，執行價格為K，缺口為G的歐式缺口看跌期權在期滿前任意時刻t的價值為

其中d1,d2在定理1中已定義.

定理2的證明類似于定理1的證明，在此省略.

[1] HU Y, OKSENDAL B. Fractional white noise calculus and application to finance[J]. Inf. Dim. Anal. Quantum Prob. Rel. Top, 2003, 6(1):1-32.

[2] NECULA C. Option pricing in fractional Brownian motion environment[R]. Preprint, Academy of Economic Studies Bucharest, www.dofin.ase.ro/.

[3] 張艷，周圣武，韓苗,等．隨機利率Vasicek模型下的歐式缺口期權的定價研究[J]．大學數學，2012, 28(4):98-101.

[4] 何成潔，沈明軒．分數布朗運動環境中歐式缺口期權的定價[J]．高校理論研究，2008, 24:435-439.

[5] 藺捷，薛紅，王曉東.分數布朗運動環境下缺口期權定價[J]．哈爾濱商業大學學報，2012(05):616-619.

【責任編輯：王軍】

Pricing of European gap options under fractional Brownian motion with time-varying parameters

BAI Ting, LI Cuixiang

(College of Mathematics and Information Science, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050024,China)

In the classical option pricing model stock price was supposed to follow standard geometric Brownian motion. However financial evidence shows that using fractional Brownian motion to describe the process of stock price is more closer to the market. In this paper, we assume that underlying asset price follows geometric fractional Brownian motion, the riskless interest rater(t), dividend rateq(t), and the volatilityq(t) of the stock are all time-varying certain functions. Using quasi-martingale method, we get the pricing formulas of European gap option. The results extend the related results.

fractional Brownian motion; quasi-martingale; time-varying parameters; European gap options

2014-07-08

國家自然科學基金資助項目(10771049)；河北省自然科學基金資助項目(A2012205028)

白婷(1989-)，女，河北新樂人，河北師范大學碩士研究生，主要從事金融數學的研究.

O211.6

A

1672-3600(2015)03-0019-03